上海高二化学同步讲义 第18讲离子的检验.docx
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上海高二化学同步讲义第18讲离子的检验
第18讲离子的检验
一、知识梳理:
想一想:
怎样用化学方法说明可乐、雪碧为碳酸饮料?
(一)溶液中阴、阳离子的检验:
1.用于检验的化学反应的特点:
用于检验的化学反应,一般应条件温和(如常温或稍加热),操作简便,并具有明显的反应现象(如颜色变化、沉淀的生成或溶解、生成气体等)。
2.个别阳离子的检验方法:
阳离子
检验方法
反应方程式及说明
Ag+
向待检液里加入6mol/L的盐酸,有白色沉淀生成。
取少量沉淀,加入浓氨水溶解。
再加入稀硝酸,白色沉淀重新析出
Ag++Cl-→AgCl↓
AgCl+2NH3→Ag(NH3)2++Cl-
Ag(NH3)2++Cl-+2H+→AgCl++2NH4+
Al3+
加入氨水,有白色絮状沉淀生成。
该沉淀分别溶于氢氧化钠和盐酸,但不溶于氨水等弱碱
Al3++3NH3·H2O→Al(OH)3↓+3NH4+
Al(OH)3+OH-→AlO2-+2H2O
Al(OH)3+3H+→Al3++3H2O
Mg2+
加入NaOH溶液,有白色沉淀生成
Mg2++2OH-→Mg(OH)2↓
Fe3+
(黄色)
①待检液中加入NaOH溶液,生成红褐色沉淀
②待检液用2mol/L的盐酸酸化,然后加入10%硫氰化钾溶液,溶液呈血红色
①Fe3++3OH-→Fe(OH)3↓
②Fe3++3SCN-→Fe(SCN)3(血红色)
Cu2+
加入NaOH溶液,有蓝色沉淀生成
Cu2++2OH-→Cu(OH)2
Na+
焰色反应
焰色呈黄色
K+
焰色反应
焰色呈紫色(透过蓝色钴玻璃观察)
NH4+
向试液里加入浓氢氧化钠溶液,微热。
生成有刺激性气味的、使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体
NH4++OH-
NH3↑+H2O
3.Cl、SO42-、CO32-的检验方法:
阴离子
检验方法
反应方程式及说明
Cl-
待检液用3mol/L的硝酸酸化,加入硝酸银溶液,生成白色的沉淀
Ag++Cl-→AgCl↓(白色)
SO42-
向待检液里加入6mol/L的盐酸酸化,再加入氯化钡溶液,生成白色的沉淀
Ba2++SO42-→BaSO4↓(白色)
CO32-
加氯化钡溶液生成白色沉淀,沉淀溶于盐酸或硝酸,生成无色无味、能使澄清的石灰水变浑浊的气体
CO32-+Ba2+→BaCO3↓
BaCO3+2H+→Ba2++CO2↑+H2O
Ca2++2OH-+CO2→CaCO3↓+H2O
(二)物质的鉴定与鉴别:
1.定义:
(1)确定一种物质的成分或确定混合物中的各种成分叫做物质的鉴定。
(2)将两种或两种以上的物质一一区分开来是物质的鉴别。
2.物质鉴别的一般程序与思路:
首先分析被鉴别物质的性质差异,选定某种物理方法或化学方法,然后进行实验操作,最后依据实验现象的不同,确定它们各是什么物质。
鉴别时,通常将未知试样加以编号,如①号试样、②号试样……以免混淆。
鉴别物质时,如有多种方法可选用,一般应选用操作简单、现象明显、实验次数较少的方法。
如果试样是溶液,则可先鉴别溶液的酸、碱性。
对于多种未知试样,第1次实验尽可能将它们分为两组,再分别对各组试样进行第2、3次实验。
无机物如酸、碱、盐等物质的鉴别通常采用离子检验的化学方法。
二、典型例题:
【例1】(多选)为确定某溶液的离子组成,进行如下实验:
①测定溶液的pH,溶液显强碱性。
②取少量溶液加入稀盐酸至溶液呈酸性,产生无刺激性气味,能使澄清石灰水变浑浊的气体。
③在上述溶液中再滴加Ba(NO3)2溶液,产生白色沉淀。
④取上层清液继续滴加Ba(NO3)2溶液至无沉淀时,再滴加AgNO3溶液,产生白色沉淀。
根据实验以下推测正确的是()
(A)一定有SO32-离子(B)一定有CO32-离子
(C)不能确定Cl-离子是否存在(D)不能确定HCO3离子是否存在
【例2】对于某些离子的检验及结论一定正确的是()
(A)加入稀盐酸产生无色气体,将气体通入澄清石灰水中,溶液变浑浊,一定有CO32-
(B)加入氯化钡溶液有白色沉淀产生,再加盐酸,沉淀不消失,一定有SO42-
(C)加入氢氧化钠溶液并加热,产生的气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,一定有NH4+
(D)加入碳酸钠溶液产生白色沉淀,再加盐酸白色沉淀消失,一定有Ba2+
【例3】怎样检验一种白色固体是明矾[KAl(SO4)2·12H2O],设计实验步骤,分析可能的现象及相应结构。
【例4】CuS和Cu2S都能溶于硝酸,它们高温灼烧的产物相同,以下鉴别CuS和Cu2S两种黑色粉末的方法合理的是()
(A)将两种样品分别溶于硝酸,区别所产生的气体
(B)将两种样品分别溶于硝酸,区别溶液的颜色
(C)取两种同质量的样品分别在高温下灼烧,区别残留固体的质量
(D)取两种同质量的样品分别在高温下灼烧,区别残留固体的颜色
【例5】下列各组气体或溶液用括号内试剂加以鉴别,其中不合理的是()
(A)二氧化碳、二氧化硫、一氧化碳(品红试液)(B)氯化钠、硝酸银、碳酸钠(稀盐酸)
(C)酒精、醋酸、醋酸钠(石蕊试液)(D)硫酸、硝酸钡、氯化钾(碳酸钠溶液)
【例6】
(1)有两种白色固体粉末:
碳酸钠与碳酸氢钠,如何用化学方法鉴别?
(2)有两种无色溶液:
碳酸钠与碳酸氢钠,如何用化学方法鉴别?
(3)有一种无色溶液,可能南碳酸钠及碳酸氢钠组成,如何用化学方法检验出其中含有CO32-及HCO3-?
【例7】怎样鉴别五种化肥:
(NH4)2SO4、KCl、NH4Cl、NH4NO2、Ca(H2PO4)2?
写出操作、现象及结论。
三、课堂练习:
1.限用一种试剂鉴别四种无色溶液:
氯化镁、硝酸铵、碳酸钠和硫酸铝。
写出这种试剂的名称、实验现象和结论。
2.现有四瓶无色溶液:
BaCl2、Na2SO4、Na2CO3和盐酸,通过它们两两反应来鉴别。
写出简要实验步骤、现象和推理过程。
3.在A、B、C、D、E、F、G7瓶不同物质的溶液,它们各是Na2CO3、Na2SO4、KCl、AgNO3、MgCl2、Ca(NO3)2和Ba(OH)2溶液中的一种。
为了鉴别,各取少量溶液进行两两混合,实验结果如下表所示。
表中“+”表示生成沉淀或微溶化合物,“一”表示观察不到明显变化。
试回答下列问题:
A
B
C
D
E
F
G
A
—
—
—
—
—
—
↓
B
—
—
—
—
↓
↓
↓
C
—
—
—
↓
—
↓
↓
D
—
—
↓
—
↓
↓
↓
E
—
↓
—
↓
—
↓
—
F
—
↓
↓
↓
↓
—
↓
G
↓
↓
↓
↓
—
↓
—
(1)A的化学式是,G的化学式是,判断理由是。
(2)写出其余几种物质的化学式:
B,C,D,E,F
4.某无色溶液中含有K+、Cl-、OH-、SO32-、SO42-;,检验溶液中所含的各阴离子,限用的试剂有:
盐酸、硝酸、硝酸银溶液、硝酸钡溶液、溴水。
其中OH-不必检验,其他阴离子的检验过程如下图所示:
(1)图中试剂①~⑤溶质的化学式分别是:
①,②,③,④,⑤。
(2)图中现象a、b、c表明检验出的离子分别是.a、b、c。
(3)白色沉淀A加试剂②反应的离子方程式是。
(4)无色溶液A加试剂③的主要目的是___________________________________________。
(5)白色沉淀A若加试剂③而不加试剂②,对实验的影响是。
(6)气体B通入试剂④发生反应的离子方程式是___________________________________________。
5.离子检验的常用方法有三种:
检验方法
沉淀法
显色法
气体法
含义
反应中有沉淀产生或溶解
反应中有颜色变化
反应中有气体产生
下列离子检验的方法不合理的是()
(A)NH4+——气体法(B)I-——沉淀法(C)Fe3+——显色法(D)Ca2+——气体法
6.明矾石是制取钾肥和氢氧化铝的重要原料,明矾石的组成和明矾相似,此外还含有氧化铝和少量氧化铁杂质。
具体实验步骤如下图所示:
根据上述图示,完成下列填空:
(1)明矾石焙烧后用稀氨水浸出。
配制500mL稀氨水(每升含有39.20g氨)需要取浓氨水(每升含有251.28g氨)mL,用规格为mL量筒量取。
(2)氨水浸出后得到固液混合体系,过滤,滤液中除K+、SO42-外,还有大量的NH4+。
检验NH4+的方法是____________________________________________。
(3)写出沉淀物中所有物质的化学式________________________________________。
(4)滤液I的成分是水和____________________________________。
(5)为测定混合肥料K2SO4、(NH4)2SO4中钾的含量,请完善下列步骤:
①称取钾氮肥试样并溶于水,加入足量溶液,产生白色沉淀。
②___________、___________、___________(依次填写实验操作名称)。
③冷却,称重。
(6)若试样为mg,沉淀的物质的量为nmol,则试样中K2SO4的物质的量为:
mol(用含m、n的代数式表示)。
7.某溶液中含有Na2CO3和Na2SO4两种溶质,欲证明其中CO32-、SO42-确实存在,选用的方案:
先取少量的原溶液滴加过量的,发现有气泡生成,再向其中加入溶液,出现白色沉淀,则可以证明CO32-、SO42-两种离子的存在。
8.现有五种溶液:
①KOH、②CuCl2、③Al2(SO4)3、④NaCl、⑤Ba(NO3)2,不加任何其他试剂可以鉴别,鉴别出的先后顺序是()
A.②⑤④①③B.①③⑤②④C.②①③⑤④D.⑤③①②④
9.有六瓶白色固体,它们是Al2O3、NaNO3、Ba(OH)2、MgCl2、(NH4)2SO4、无水CuSO4,现仅用蒸馏水及已被检出的物质对它们作出鉴别。
根据以下实验步骤,在空格内填入需加入的试剂,并填写出实验现象与被检出的物质。
10、某硫酸钠溶液中Na+与H2O的物质的量之比为1:
100,求该溶液中溶质的质量分数。
11、把aL含(NH4)2SO4和NH4Cl的混合溶液分成两等份,一份加入6mol烧碱并加热,恰好使全部NH4+变成NH3逸出;另一份与含cmolBaCl2的溶液恰好完全反应,求原溶液中Cl-的物质的量浓度。
四、课后作业:
1.现有四种无色钠盐溶液,分别加入AgNO3溶液后,依次生成的沉淀颜色是淡黄色、白色、黑色和黄色,则四种钠盐依次为()
(A)NaCl、NaBr、NaI、Na2S(B)NaBr、NaCl、Na2S、NaI
(C)NaBr、Na2CO3、Na2SO3、NaI(D)NaBr、Na2CO3、NaI、Na2SO3
2.下列各组离子,在溶液中不能大量共存的是()
(A)Na+、K+、SO42-、S2-(B)K+、Al3+、SO42-、CO32-
(C)NH4+、Fe3+、SO42-、NO3-(D)Na+、Ba2+、Cl-、NO3-
3.某溶液无色透明,测得其pH=1,则该溶液可能大量共存的一组离子是()
(A)Na+、Al3+、SO42-、NO3(B)Zn2+、K+、SO42-、HCO3-
(C)NH4+、K+、S2-、Cl-(D)Na+、Fe2+、NO3-、Cl-
4.某溶液的pH=13,则该溶液中可能大量共存的一组离子是()
(A)Al3+、K+、SO42-、Cl-(B)Na+、S2-、Al3+、K+
(C)Ba2+、K+、HS-、SO42-(D)Na+、SiO32-、K+、CO32-
5.鉴别下列各组中的两种物质,选用试剂或方法错误的是()
(A)鉴别盐酸和稀硫酸,选用氯化钡溶液
(B)鉴别碳酸钠和碳酸氢钠溶液,选用氯化钙溶液
(C)鉴别二氧化氮和溴气,选用湿润的碘化钾淀粉试纸
(D)鉴别硫酸钠和硫酸钾溶液,选用焰色反应
6.只用一种试剂鉴别下列四种溶液:
Na2SO4、NaOH、Na2S、Ba(NO3)2,这种试剂是()
(A)稀H2SO4(B)AlCl3溶液(C)FeCl3溶液(D)CuSO4溶液
7.鉴别纯碱、石灰石、石膏和芒硝四种同体,应该选用的试剂是()
(A)硝酸银溶液(B)氯化钡溶液和稀硝酸(C)蒸馏水和盐酸(D)氢氧化钠溶液
8.下列各组物质,只用盐酸就可以鉴别的一组是()
(A)芒硝、小苏打、苏打、明矾
(B)氧化铜、木炭粉、氧化亚铁、硫化亚铁、二氧化锰
(C)碳酸钠、氯化钾、碳酸氢钠、硫酸钠
(D)锌、铝、铜、银
9.分别写出下列各物质有关反应的离子方程式。
(1)使用氨水鉴别氯化铁和碘化钾两种棕黄色溶液。
(2)使用溶液鉴别Br2和NO2两种红棕色的气体。
(3)使用溶液鉴别KCl和Na2SO4两种无色溶液。
(4)使用鉴别FeS、CuO、MnO2和C四种黑色粉末。
10.现有五种待检的溶液:
NaCl、NH4HCO3、NaOH、MgSO4、Al2(SO4)3,为检验而进行两两互相混合(必要时可加热),其实验结果见下表(“↑”、“↓”和“一”分别表示生成沉淀、气体和无明显现象):
A
B
C
D
E
A
—
—
—
↓
B
—
—
↑和↓
↑
C
—
—
—
—
D
—
↑和↓
—
↓或—
E
↓
↑
—
↓或—
(1)推断(写化学式):
A_________,B_________,C_________,D_________,E_________。
(2)写出下列反应的离子方程式。
①B+D:
______________________________________________________
②A+E:
______________________________________________________
③B+E:
______________________________________________________
11.
(1)(多选)下列各组中的两种溶液,只用试管与胶头滴管可以鉴别的组有()
(A)碳酸钠溶液与稀硫酸(B)氢氧化钾溶液与硫酸铝溶液
(C)盐酸与偏铝酸钠溶液(D)硝酸银溶液与氨水
(2)选择其中一组溶液,写出有关操作、现象、结论及有关反应的离子方程式。
12.有一硫酸与硝酸的混合溶液,取出其中的10mL,加足量BaCl2溶液,过滤、洗涤、烘干后得到9.32g沉淀,滤液跟4.0mol/LNaOH溶液反应,用去35mLNaOH溶液时恰好中和。
求:
(1)原混合溶液中H2SO4与HNO3的物质的量浓度。
(2)另取10mL原混合溶液,加入3.2g铜粉微热,可以收集到气体多少毫升(标准状现)?
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